Инновационное производство водных кормовых гранул с хитоозановым покрытием из прибрежных отходов с использованием верхнего распыла в псевдоожиженном слое сушилки

Преобразование прибрежных остатков в ценный корм

По многим побережьям горы панцирей креветок, раковин крабов и водорослей накапливаются как отходы от переработки морепродуктов. В этом исследовании показано, как эти остатки можно превратить в высококачественные кормовые гранулы для разводимой рыбы и креветок. Благодаря продуманной сушке и нанесению покрытия исследователи не только перерабатывают богатые питательными веществами отходы, но и получают более прочный корм, который дольше хранится, теряется меньше и который может сделать аквакультуру более устойчивой и доступной по цене.

От панцирей и водорослей к мелким рыбным порциям

Команда начала с измельчения трёх видов прибрежных отходов — панцирей креветок, панцирей крабов и спирулины — и смешала их в трёх различных рецептурах гранул. Спирулина обеспечивала концентрированный белок и полезные жиры, тогда как панцири добавляли дополнительный белок и ценные минералы. Целью было заменить значительную часть традиционной рыбной муки, обычно используемой в аквакормах, что снизило бы затраты и давление на промысловые запасы рыбы. Все рецептуры дали мелкие цилиндрические гранулы с уровнями белка и жира, подходящими для здорового роста рыбы, а одна рецептура с большим содержанием крабового панциря (обозначенная как рецептура A) показала наилучший общий баланс питательных веществ.

Ускоренная сушка гранул с меньшим энергопотреблением

Свежесформированные гранулы были влажными и хрупкими, поэтому их нужно было сушить аккуратно. Вместо медленной сушки в печи или на лотке исследователи использовали гибридную систему с псевдоожиженным слоем, дополненную галогенной лампой. В этой схеме горячий воздух поднимается снизу, удерживая гранулы в состоянии, подобном лёгкому кипению, в то время как ближний инфракрасный свет прогревает их изнутри. Испытав температуры воздуха от 70 до 110 °C, они обнаружили, что при более высоких температурах вода удаляется значительно быстрее без перегрева корма. При 110 °C гранулы достигали безопасного низкого уровня влаги ниже 12% примерно за 10 минут — что сокращало время сушки почти на шесть часов по сравнению с традиционными методами и уменьшало энергию, затрачиваемую на удаление килограмма воды.

Решение проблемы «крошащихся гранул»

Был один недостаток: самая быстрая, энергоэкономичная сушка также делала гранулы более ломкими. Рецептура A, несмотря на высокое содержание питательных веществ, имела относительно низкий «индекс прочности гранул», то есть они легче разрушались при обращении или при дроблении. Хрупкие гранулы могут рассыпаться при транспортировке или быстро растворяться в воде, теряя корм и загрязняя пруды или ёмкости для рыбы. Чтобы устранить эту проблему, исследователи добавили второй этап: покрытие высушенных гранул тонкой плёнкой хитоозана — натурального вещества, получаемого из крабовых панцирей, уже известного своими плёнообразующими и антибактериальными свойствами.

Нежный распыл, который укрепляет и защищает

Покрытие наносили в установке с верхним распылом: воздух поднимал гранулы, а тонкий туман раствора хитоозана лился сверху и почти мгновенно высыхал. С помощью статистической оптимизации команда отладил три ключевых параметра — концентрацию хитоозана, скорость распыла и температуру воздуха — чтобы минимизировать как время сушки, так и потребление электроэнергии. Лучшее сочетание включало умеренную концентрацию хитоозана (примерно 0,7% по массе в растворе), относительно низкую скорость распыла и наивысшую испытанную температуру воздуха (110 °C). При таких условиях нанесение покрытия занимало чуть более восьми минут и потребляло примерно треть киловатт‑часа на килограмм гранул.

Более гладкие гранулы, медленнее растворяются и меньше плесени

Изображения под микроскопом показали, что хитоозан образует гладкую, сплошную оболочку вокруг гранул, закупоривая многие поры, видимые в непокрытом корме. Это дало практические преимущества: индекс прочности вырос примерно на 36 процентных пунктов, легко превысив обычные целевые показатели качества, а доля материала гранул, растворяющегося в воде, снизилась примерно на треть. Это означает, что корм дольше сохраняет целостность в прудах, давая рыбе больше времени на поедание и уменьшая потерю питательных веществ в воду. Хотя было отмечено некоторое снижение измеренного содержания белка и клетчатки — вероятно, из‑за слабокислотного раствора покрытия и нагрева, которые изменили часть белков — общий питательный профиль оставался в пределах, известных как достаточные для хорошего роста рыбы. Важно, что покрытые гранулы также подавляли рост плесени Aspergillus в лабораторных испытаниях, что указывает на лучшую безопасность и срок хранения при хранении.

Что это значит для рыбоводов и побережья

В практическом смысле эта работа показывает способ превратить плохо пахнущие кучи морских отходов в прочные, долговечные кормовые гранулы с помощью эффективной сушки и тонкого натурального покрытия. Процесс экономит энергию, улучшает прочность гранул, снижает скорость их разрушения в воде и обеспечивает дополнительную защиту от порчи грибками. Хотя точные рецептуры и настройки оборудования потребуют доработки для промышленных масштабов и различных типов прибрежных отходов, вывод ясен: при умной инженерии то, что когда‑то выбрасывали на берегу, может стать ценным ингредиентом более устойчивой аквакультуры.

Цитирование: Maikaew, J., Srisang, N., Tambunlertchai, S. et al. An innovative chitosan-coated aquatic feed pellets production from coastal waste using top-spray fluidized bed drying. Sci Rep 16, 5166 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35937-0

Ключевые слова: аквакорм, прибрежные отходы, хитоозановое покрытие, рыбоводство, устойчивая аквакультура